魏晨光,張永磊
(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,天津 300251)
《消防給水及消火栓系統(tǒng)規(guī)范》(GB50974—2014)在地鐵工程消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探究
魏晨光,張永磊
(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,天津 300251)
2014年發(fā)布的《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(GB50974—2014)相較于以往規(guī)范,針對地鐵車站的消火栓系統(tǒng)提出增加室外消防水量、明確臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置參數(shù)及消火栓按鈕不宜作為直接啟動消防水泵的開關(guān)的描述。通過對新增要求的理解,以實(shí)踐設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對地鐵消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究分析,結(jié)論:地鐵工程室外消防水量在雙路市政水源的情況下可利用由市政水源接出的室外消火栓滿足水量要求,否則需設(shè)置消防水池;臨時(shí)高壓系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置流量取值宜為1~2 L/s,靜水壓力大于0.15 MPa且高于設(shè)定壓力值0.07~0.10 MPa,儲水容積宜為150~300 L;消防泵啟泵按鈕應(yīng)保留。
地鐵工程;消火栓系統(tǒng);室外消防水量;臨時(shí)高壓給水系統(tǒng);穩(wěn)壓裝置;消防泵啟泵按鈕
消火栓系統(tǒng)作為地鐵工程中最主要的滅火設(shè)施,其系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的合理與否直接影響著整個(gè)地鐵工程系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定,在防止初期火災(zāi)蔓延的功能上顯得尤為重要。以往的地鐵工程消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016—2006 )[2]、《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50157—2013)[3](以下簡稱《地規(guī)》)及《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》(GB50490—2009)[4]的要求執(zhí)行。2014年發(fā)布的《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(GB50974—2014)(以下簡稱《消規(guī)》)則對消火栓系統(tǒng)有了更加詳盡的要求。下面就既有地鐵工程的消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及《消規(guī)》的新要求進(jìn)行分析探討。
既有地鐵工程的消火栓系統(tǒng)設(shè)置情況如下:地鐵消火栓系統(tǒng)消防水源采用城市自來水,根據(jù)供水條件的不同,地鐵消火栓系統(tǒng)可分為高壓消防給水系統(tǒng)和臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)。其中,高壓消防給水系統(tǒng)指城市自來水供水能始終保持滿足消火栓系統(tǒng)所需的工作壓力和流量,火災(zāi)時(shí)無須消防水泵直接加壓的供水系統(tǒng);臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)指城市自來水供水平時(shí)不能滿足滅火設(shè)施所需的工作壓力和流量,火災(zāi)時(shí)能自動啟動消防水泵以滿足水滅火設(shè)施所需的工作壓力和流量的供水系統(tǒng)。根據(jù)市政供水條件的不同,臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)又包含以下2種設(shè)置情況。
(1)存在兩路消防水源條件,水量滿足要求但水壓不滿足滅火要求。地面及高架站需設(shè)置消防水泵及消防增壓穩(wěn)壓裝置來滿足壓力要求;地下車站通常僅設(shè)置消防水泵,并在消防水泵上設(shè)跨越管與室內(nèi)環(huán)狀消火栓管網(wǎng)連接,利用市政供水壓力來進(jìn)行穩(wěn)壓。
(2)僅存在一路消防水源條件。地面及高架站需設(shè)置消防水池、消防增壓穩(wěn)壓裝置;地下車站由于車站間的消火栓管網(wǎng)通過區(qū)間相連接,可根據(jù)鄰站的消防水源情況考慮臨站供水方案(《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》8.5.2中有詳細(xì)說明),此時(shí)仍可利用市政供水壓力,僅考慮消防增壓穩(wěn)壓裝置的設(shè)置與否。若不滿足臨站供水方案,則與上述地面及高架站的設(shè)置方案相同。
地下車站室內(nèi)消火栓系統(tǒng)用水量為20 L/s,無室外消防水量,地下區(qū)間消火栓系統(tǒng)用水量為10 L/s;地面及高架車站室內(nèi)、外消防水量根據(jù)建筑體量確定,無區(qū)間消防水量。車站內(nèi)設(shè)環(huán)狀消火栓系統(tǒng)給水管網(wǎng),地下站站廳兩端各設(shè)2根豎管和區(qū)間消火栓給水管連接成環(huán)。消火栓箱內(nèi)設(shè)有啟泵按鈕(地下區(qū)間設(shè)在消火栓口旁)。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)在車站室外合適設(shè)置水泵接合器,并在水泵接合器15~40 m范圍內(nèi)設(shè)置配套的室外消火栓。
2.1 地下車站室外消火栓設(shè)計(jì)流量的要求
《消規(guī)》中“表3.3.2建筑物室外消火栓設(shè)計(jì)流量”明確要求了地下建筑(包括地鐵)需要考慮室外消防水量(30 L/s)。同時(shí),7.3.4要求“人防工程、地下工程等建筑應(yīng)在出入口附近設(shè)置室外消火栓”。
首先應(yīng)考慮規(guī)范增加此要求所要實(shí)現(xiàn)的目的。由于地下線工程在室外地面只有出入口的地面亭和風(fēng)亭,建筑體積小且不存在可燃物即不存在火災(zāi)危險(xiǎn),增設(shè)室外消防水量的目的筆者認(rèn)為有兩點(diǎn):首先是通過水泵接合器由室外消火栓經(jīng)消防車加壓向室內(nèi)消火栓系統(tǒng)供水,保證在室內(nèi)無法提供足夠滅火水量、水壓的極端情況下室內(nèi)消火栓系統(tǒng)能夠正常使用;其次是出入口附近的室外消火栓相當(dāng)于建筑物消防電梯前室的消火栓,為消防隊(duì)員首先進(jìn)攻、火災(zāi)偵查和自我保護(hù)用。由于地下車站室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的保護(hù)范圍已包含出入口全部區(qū)域,由室外進(jìn)入車站方向出入口內(nèi)的第一個(gè)室內(nèi)消火栓亦可起到消防電梯前室消火栓的作用,即使在此室內(nèi)消火栓附近位置發(fā)生火災(zāi)導(dǎo)致其無法使用,由于車站存在多個(gè)出入口,消防隊(duì)員可由其他出入口進(jìn)入車站,利用室內(nèi)消火栓進(jìn)行滅火。因此,筆者認(rèn)為不必在每個(gè)出入口都設(shè)置室外消火栓,在出入口附近設(shè)置2個(gè)室外消火栓(每個(gè)消火栓供水量為15 L/s)即可保證室外消防水量要求。
在能夠滿足兩路消防水源的情況下地下車站的室外消火栓設(shè)置仍可維持原有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),由兩路市政供水管上各引出一個(gè)室外消火栓設(shè)置在出入口附近,同時(shí)保證室外消火栓15~40 m范圍內(nèi)設(shè)有數(shù)量一一對應(yīng)的水泵接合器,即可滿足30 L/s的室外消火栓設(shè)計(jì)流量要求[5]。在僅能滿足單路消防水源的情況下,根據(jù)《消規(guī)》4.3.1.2“當(dāng)采用一路消防供水或只有一條入戶引入管,且室外消火栓設(shè)計(jì)流量大于20 L/s或建筑高度大于50 m時(shí)”,應(yīng)設(shè)置消防水池。由于此供水條件下地下車站室內(nèi)消火栓系統(tǒng)存在前述臨站供水方案實(shí)施的可能,當(dāng)能夠滿足臨站供水方案條件時(shí),筆者建議室內(nèi)消火栓系統(tǒng)優(yōu)先采用臨站供水方案,設(shè)置室外消防水池僅存儲室外的消防用水量,由單路市政供水管引管在出入口附近設(shè)置一個(gè)室外消火栓,而不設(shè)置室外消火栓管網(wǎng),同時(shí)須保證室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的2個(gè)水泵接合器均在消防水池取水口15~40 m范圍內(nèi),其中一個(gè)水泵接合器還應(yīng)在室外消火栓15~40 m范圍內(nèi),即將室外消防水池的取水口作為室外消火栓使用。室外消防水池不必與車站同步施工,可在試運(yùn)營前期根據(jù)當(dāng)時(shí)的市政供水條件來決定是否實(shí)施。此方案可減少室外消火栓管網(wǎng)及其配套消防增壓穩(wěn)壓裝置的實(shí)施,節(jié)省站內(nèi)空間,同時(shí)室外消防水池的設(shè)置靈活性大。
當(dāng)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)不能采用臨站供水方案即車站室內(nèi)、外消防用水量均需設(shè)消防水池存儲時(shí),筆者建議采用以下3種設(shè)置方案[6]。
(1)方案1。室內(nèi)、外消防水量分設(shè)2座消防水池單獨(dú)存儲,其中存儲室外消防水量的消防水池如前述方案設(shè)于室外,而存儲室內(nèi)消防水量的消防水池考慮結(jié)合車站出入口設(shè)置,同時(shí)消防泵房盡量設(shè)置在站廳層此出入口附近,以便于取水。該方案無需設(shè)置室外消火栓管網(wǎng)及增壓穩(wěn)壓裝置,室外消防水池可延后施工根據(jù)工程進(jìn)度及后期市政供水條件再決定是否實(shí)施。室內(nèi)消防泵房引水管路簡潔,方便實(shí)施。工程造價(jià)較高,占用站內(nèi)空間。
(2)方案2。室內(nèi)、外消防水量統(tǒng)一存儲在室外消防水池。該方案無需設(shè)置室外消火栓管網(wǎng)及增壓穩(wěn)壓裝置,消防水池可延后施工根據(jù)工程進(jìn)度及市政供水條件決定是否實(shí)施。最大限度地減少車站建筑面積和結(jié)構(gòu)荷載,工程實(shí)施難度較低,造價(jià)低。利于消防車遠(yuǎn)離火場從水池取水。室內(nèi)消防泵房引水管路復(fù)雜,要同時(shí)滿足消防取水深度不可超過6 m要求和站內(nèi)消防泵自灌要求,導(dǎo)致埋深的限制需考慮防凍問題,在寒冷地區(qū)不利于使用。
(3)方案3。室內(nèi)、外消防水量統(tǒng)一存儲在室內(nèi)消防水池,設(shè)置位置同方案1室內(nèi)消防水池。該方案室內(nèi)消防泵房引水管路簡潔,方便實(shí)施。不影響城市景觀,防凍問題較好解決。由于消防取水深度不可超過6 m的限制,埋設(shè)較深的地下車站執(zhí)行此方案時(shí)無法滿足要求而需加設(shè)室外消火栓管網(wǎng)系統(tǒng),同時(shí)在室內(nèi)增設(shè)增壓穩(wěn)壓裝置。占用了較大的建筑面積,對土建結(jié)構(gòu)極為不利。
鑒于上述內(nèi)容,建議在埋深較深的地下車站優(yōu)先采用方案1、方案2,同時(shí)需要注意《消規(guī)》5.5.12 第2條規(guī)定:“附設(shè)在建筑物內(nèi)的消防水泵房,不應(yīng)設(shè)置在地下三層及以下,或室內(nèi)地面與室外出入口地坪高差大于10 m的地下樓層”。當(dāng)?shù)叵萝囌緹o法滿足此要求時(shí),一定要將消防泵房設(shè)置在站廳層消防出入口的附近,以便于消防員能最快進(jìn)入。在埋深較淺的地下車站可根據(jù)具體情況考慮采用方案3。針對方案3,在室外地下設(shè)置消火栓環(huán)網(wǎng)無疑會增加較大工程造價(jià),同時(shí)由于其他市政管線的存在導(dǎo)致其施工難度較高,鑒于此,建議室外消火栓管網(wǎng)可在站內(nèi)站廳層成環(huán)網(wǎng)布置,由環(huán)網(wǎng)接支管至出入口附近的室外消火栓。同時(shí),還需注意《消規(guī)》中4.3.9新增了消防水池應(yīng)設(shè)置就地及消防控制中心或值班室等顯示水池水位裝置,同時(shí)應(yīng)有最高和最低報(bào)警水位的要求。
2.2 臨時(shí)高壓系統(tǒng)的穩(wěn)壓參數(shù)的選定
大多數(shù)城市已建地鐵項(xiàng)目車站的臨時(shí)高壓系統(tǒng)的穩(wěn)壓做法是在消防主泵前設(shè)置跨越管道直接利用市政供水壓力穩(wěn)壓,而市政供水壓力為何值時(shí)可作為穩(wěn)壓條件利用在規(guī)范中無明確的規(guī)定。以往設(shè)計(jì)參考《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[7](以下簡稱《高規(guī)》)中“高位消防水箱需保證最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力不應(yīng)低于0.07 MPa”的要求,市政供水壓力能夠滿足此要求即認(rèn)為其滿足車站消防穩(wěn)壓要求[8]。而《消規(guī)》中要求“穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)保持系統(tǒng)最不利點(diǎn)處水滅火設(shè)施在準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)的靜水壓力應(yīng)大于0.15 MPa”。筆者認(rèn)為,從規(guī)范發(fā)布的時(shí)序性及消防安全角度考慮,當(dāng)市政供水壓力能夠保證系統(tǒng)最不利點(diǎn)消火栓處靜水壓力大于0.15 MPa時(shí),方可用其為消火栓系統(tǒng)穩(wěn)壓。
當(dāng)市政供水壓力不能滿足穩(wěn)壓要求時(shí),即需要設(shè)置穩(wěn)壓裝置。以往設(shè)計(jì)穩(wěn)壓泵的流量參照《高規(guī)》,采用1個(gè)消火栓用水量5 L/s,而《消規(guī)》5.3.2規(guī)定:宜按消防給水設(shè)計(jì)流量的1%~3%計(jì),且不宜小于1 L/s。為保證發(fā)生火災(zāi)僅啟用了單個(gè)消火栓時(shí)能夠正常啟動消防主泵,筆者建議穩(wěn)壓泵的流量在1~2 L/s選取較為適宜。穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程根據(jù)《消規(guī)》5.3.3的規(guī)定亦無需在主泵揚(yáng)程的基礎(chǔ)上通過穩(wěn)壓罐的有效儲水容積推算,只需滿足最不利點(diǎn)消火栓處靜水壓力大于0.15 MPa,同時(shí)高于自動啟動消防主泵的設(shè)定壓力值0.07~0.10 MPa即可。在無消防水池,且不配設(shè)消防水箱的情況下,穩(wěn)壓罐的有效容積應(yīng)如何選定?目前地鐵項(xiàng)目中常用的作法為按系統(tǒng)30 s消防水量計(jì)或直接套用國標(biāo)圖集300L有效容積的穩(wěn)壓罐[9],個(gè)別地區(qū)消防局要求采用10 min消防儲水量?!断?guī)》5.3.4中對穩(wěn)壓罐的描述為,“設(shè)置穩(wěn)壓泵的臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置防止穩(wěn)壓泵頻繁啟停的技術(shù)措施,當(dāng)采用氣壓水罐時(shí),其調(diào)節(jié)容積應(yīng)根據(jù)穩(wěn)壓泵啟泵次數(shù)不大于15次/h計(jì)算確定,但有效儲水容積不宜小于150 L。”由此可見,穩(wěn)壓罐的用途并非要保證一定時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)消防用水量的要求,而僅是作為防止穩(wěn)壓泵頻繁啟停的一種措施。結(jié)合以上分析,筆者認(rèn)為,穩(wěn)壓罐選用有效容積150~300 L較為適宜。
2.3 有關(guān)消防水泵控制的要求
《消規(guī)》11.0.19規(guī)定,“消火栓按鈕不宜作為直接啟動消防水泵的開關(guān),但可作為發(fā)出報(bào)警信號的開關(guān)或啟動干式消火栓系統(tǒng)的快速啟閉裝置等”。其條文解釋為:“本規(guī)范對臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)的定義是能自動啟動消防水泵,因此消火栓箱報(bào)警按鈕啟動消防水泵的必要性降低,另外消火栓箱報(bào)警按鈕啟泵投資大;目前我國居住小區(qū)、工廠企業(yè)等消防水泵是向多棟建筑給水,消火栓箱報(bào)警按鈕的報(bào)警系統(tǒng)經(jīng)常因弱電信號的損耗而影響系統(tǒng)的可靠性?!?/p>
地鐵車站內(nèi)一般利用市政供水壓力穩(wěn)壓,因其值具有一定的波動性,如通過壓力變化自動啟動消防水泵容易引起誤操作,且寒冷地區(qū)地鐵項(xiàng)目的風(fēng)道、出入口等位置的消防水管易發(fā)生凍裂事故,若采用壓力控制自動啟泵無疑將增大事故危害性[10]?!痘馂?zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50116—2013)[11]4.1.6規(guī)定“需要火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動控制的消防設(shè)備,其聯(lián)動觸發(fā)信號應(yīng)采用兩個(gè)獨(dú)立的報(bào)警觸發(fā)裝置報(bào)警信號的‘與’邏輯組合”,即地鐵工程的消防泵啟泵按鈕單獨(dú)觸動無法自動啟動消防泵,必須同時(shí)存在其他類型的報(bào)警信號(如煙感、溫感信號)的觸動才會自動啟動消防泵,不會發(fā)生非消防人員誤操作導(dǎo)致啟泵的危險(xiǎn)。同時(shí),地鐵工程所設(shè)置的消防泵啟泵按鈕均為帶地址編碼型,發(fā)生火災(zāi)時(shí)可通過啟泵按鈕準(zhǔn)確地報(bào)知火災(zāi)點(diǎn)位,為地下區(qū)間火災(zāi)的及時(shí)撲救提供重要保障[12]。對于弱電信號的損耗而影響系統(tǒng)的可靠性的問題,從工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)角度考慮,地鐵工程火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)的控制距離可達(dá)1.5 km,對于普通的地下區(qū)間不存在信號損耗而影響可靠性的問題;對于超長地下區(qū)間可通過加粗信號纜芯或設(shè)置區(qū)間消防控制室來解決信號損耗問題。因此建議在地鐵工程中保留消火栓啟泵按鈕的設(shè)置,不建議采用管道壓力變化來啟泵的控制方式。
通過對《消規(guī)》中新增及與既有規(guī)范沖突要求的理解,結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),建議如下。
(1)地下車站室外消防用水首先應(yīng)盡量充分地利用市政供水條件,當(dāng)市政供水條件不足時(shí),再根據(jù)車站的具體情況選擇設(shè)置儲水或儲水增壓的方案。
(2)地鐵工程消火栓臨時(shí)高壓系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置流量取值宜為1~2 L/s,靜水壓力大于0.15 MPa且高于設(shè)定壓力值0.07~0.10 MPa,儲水容積宜為150~300 L。
(3)由于地鐵工程的特殊性,不宜采用壓力變化控制消防泵的啟動。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)及撲救火災(zāi)提供保障,建議保留消火栓啟泵按鈕。
我國城市軌道交通項(xiàng)目正在各大中型城市快速建設(shè)發(fā)展,其擔(dān)負(fù)著解決城市交通擁堵的重任,而確保其在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠及時(shí)有效地?fù)渚纫饬x巨大。針對地鐵工程消火栓系統(tǒng)的特殊性結(jié)合對《消規(guī)》的解讀提出以上建議,以期為城市軌道交通項(xiàng)目的建設(shè)提供借鑒。
[1] 中華人民共和國公安部.GB50974—2014消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2014.
[2] 中華人民共和國公安部.GB50016—2006建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S]. 北京:中國計(jì)劃出版社,2006.
[3] 北京市規(guī)劃委員會.GB50157—2013地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2014.
[4] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50490—2009城市軌道交通技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.
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Application of Technical Code for Fire Protection Water Supply and Hydrant Systems in the Design of Fire Hydrant System in Subway Engineering
WEI Chen-guang, ZHANG Yong-lei
(The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation, Tianjin 300251, China)
The Technical Code for Fire Protection Water Supply and Hydrant Systems (GB50974—2014) published this year requires more outdoor fire fighting water in comparison with previous specifications and defines that the stabilizing device parameters of temporary high pressure fire protection water supply system and the fire hydrant button should not be used as switch to directly start the fire pump. Based on the understanding of the new requirements, the researches and analysis on the design of metro fire hydrant system through practical design experiences, the paper concludes that subway engineering outdoor fire water with dual municipal water sources can be used to meet the subway water requirement, and otherwise fire pool has to be provided. The voltage stabilizing device flow value of the temporary high pressure fire protection water supply system, should be 1~2 L/s, the lift should be greater than 0.15 MPa and higher than the set pressure value of 0.07~0.10 MPa, and the volume of water storage should be 150~300 L and fire pump start button should be retained.
Subway engineering; Fire hydrant system; Outdoor fire fighting water; Temporary high pressure fire protection water supply system; Voltage stabilizing device; Fire pump start button
2015-03-12;
2015-04-24
魏晨光(1987—),男,工程師,工學(xué)碩士,E-mail:195776626@qq.com。
1004-2954(2015)11-0127-04
U231+.96
A
10.13238/j.issn.1004-2954.2015.11.030